Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 176
Скачиваний: 1
Стемалитовые плиты — стеклянные плиты, покрытые с одной стороны цветными минеральными легкоплавкими составами сили катных эмалей, расплавленными на их поверхности.
Стемалитовые плиты — эффективный отделочный материал, требующий минимальных затрат в период эксплуатации соору жения. Здание СЭВ в Москве, гостиница «Либідь» в Киеве об лицованы стемалитовыми плитами.
Различают стемалитовые плиты отожженные и закаленные. За каленные имеют показатель прочности на изгиб и растяжение при мерно в пять раз больше отожженных при одинаковом коэффици енте линейного расширения. Однако закаленные стемалитовые плиты должны выпускаться с заданными размерами, так как они не допускают механической обработки подобно отожженным плитам.
Для изготовления стемалитовых плит используют листовое стекло вертикального вытягивания, а также прокатное и поли рованное. Размеры плит, выпускаемых в СССР, 3200 X 1200 мм, толщина 5,5—15 мм.
Флюсами для стемалитовых эмалей служат свинцовосиликатные стекла с примесью бора, пигментами — различные окислы метал лов. Температура плавления эмали 650—700° С.
Стемалитовые плиты применяются для облицовки наружных поверхностей зданий, а также для внутренней облицовки зданий промышленного назначения (предприятий пищевой и химической промышленности), подземных переходов, метро и др.
Стекло пленочное, называемое стеклянной слюдой, стеклянной фольгой,— тонкое гибкое листовое стекло. Тонкое стекло (толщи ной 10—15 мк) наматывается на стержень диаметром 20—30 мм. Прочность такого стекла значительно выше стекла обычной тол щины. Например, листовое стекло толщиной 13 мк имеет пррчность на поперечный статистический изгиб в десять раз большеобычного.
Пленочное стекло вытягивают из стекломассы в виде многоряд ных тонких листов, его применяют для получения многорядных слоистых листов, склеенных смолами, для кровельных покрытий па бетону для электро- и гидроизоляционных покрытий, для антикор розионных покрытий труб и др.
Стеклянная смальта изготовляется из цветных полупрозрачных стекол в виде небольших плиток размером 10 X 10 X 8 мм. Кроме обычной, изготовляют также золотую и серебряную смальту, со стоящую из двух спрессованных в горячем состоянии слоев стекла, между которыми прокладывают фольгу золота или серебра. Ме няя цвет верхнего слоя стекла, можно получить разноцветную смальту. Применяется смальта в монументальной живописи. До сих пор в Софийском соборе в Киеве сохранилась живопись, вы полненная из смальты более десяти веков назад. Много сооруже ний, воздвигнутых за годы Советской власти, украшены стеклян ной смальтой, особенно многообразно использована она при соо ружении Московского метрополитена им. В. И. Ленина.
Стеклянные трубы изготовляют горизонтальным и вертикаль ным вытягиванием, навивкой и центробежной формовкой. Вы пускают трубы диаметром 12—200 мм, длиной до 3,5 м, стыкуют резиновыми или специальными муфтами (металлическими или пластмассовыми), а также склеивают.
Стеклянные трубы хорошо сопротивляются коррозии, дешевле металлических, поэтому применяются в различных отраслях на родного хозяйства для водоснабжения, в химической промышлен ности, для скрытой электропроводки. Особое значение приобре тают стеклянные трубы для оборудования пищевых заводов (мо локозаводы, заводы шампанских вин, фруктовых вод и др.).
В последнее время выпускают термостойкие стеклянные трубы, которые применяют для змеевиков водяного отопления.
§ 40. Материалы стеклянные ячеистой структуры
На основе стеклянных масс изготовляют эффективный теплоизоля ционный материал ячеистого строения — пено-, или газостекло (рис. 38). Это искусственный материал, подобный пемзе. Процесс производства пеностекла заключается во вспучивании в металличе ских формах размолотого стекла, смешанного с небольшим коли чеством (1—1,5%) древесного угля, известняка или других веществ, выделяющих газ при температуре выше температуры раз мягчения стекла. Процесс вспучивания стекла происходит при тем пературе 775—785° С. После вспучивания пеностекло поступает е камеру для отжига. Объемная масса пеностекла 150—700 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,046—0,17 вт/м-град, предел прочности при сжатии (10 150) 105 н/м2.
Пеностекло хорошо обрабатывается, склеивается цементами, гвоздимо, воздухопроницаемо, негигроскопично; оно широко при меняется как малотеплопроводный и звукопоглощающий мате риал. Способ производства пеностекла разработан проф. И. И. Ки тайгородским.
Рис. 38. Пеностекло.
§ 41. Материалы стеклянные волокнистой структуры
За последние годы появились материалы волокнистой структу ры — стеклянная нить, стеклянная вата и изделия на их основе, обладающие малой теплопроводностью, высокой звукопоглощаю щей способностью, химической стойкостью, эластичностью, высо кой прочностью на разрыв и диэлектричностью. Стеклянную нить и волокно ваты выпускают диаметром 5—7 мк из расплавленной стекломассы.
Стеклянную нить изготовляют фильерным способом — вытя гиванием через фильеры расплавленной стекломассы и штабиковым способом — вытягиванием нити из стеклянного штабика, на гретого до температуры плавления. Стеклянную вату получают дутьевым и фильерно-дутьевым способами.
Технологическая схема производства стеклянной нити фильер ным способом заключается в следующем. В электропечь загру жают стеклянные шарики, которые расплавляются в жидкотеку чую массу. Стекломасса, вытекая через платинородиевые фильеры стеклоплавильной печи, образует нити, наматываемые на бобины. При необходимости замасливающее устройство и скручизательное приспособление объединяют отдельные нити в утолщенные.
Стеклянную нить применяют для изготовления тепло- и звуко изоляционных изделий в виде матов и скорлуп, .различных филь тров, арматуры для бетона и др.
Для получения из стеклянной нити теплоизоляционных матов пучки стеклянных волокон, снятые с бобины, распушивают и про шивают на специальных машинах, предварительно обкладывая бумагой, тканью. Объемная масса матов из стеклянных нитей при
нагрузке 200 |
н/м2 70—100 |
кг/м3; коэффициент теплопроводности |
0,039—0,058 |
вт/м • град. Температурная устойчивость изделий из |
|
стекломатов |
без бумажной |
обкладки 450—500° С, поэтому маты |
для конструкций, работающих в условиях повышенных темпера тур, изготовляют в металлических сетках. Выпускают также высо котемпературное стекловолокно из кварца, каолина, руд, содер жащих цирконий. ,
Из стеклянного волокна изготовляют также ткани, различно ориентированное нетканое полотно, рогожку. Стеклянная нить, стеклянная ткань, рогожка и нетканое полотно применяют для из готовления стеклопластиков и различных стеклопластиковых из делий, для получения гнилостойкого руберойда, для армирования гипса и др. В настоящее время бесщелочное стеклянное волокно или обычное, обработанное смолами, применяют при армирова нии бетона взамен стальной арматуры.
Дутьевым способом изготовляют штапельное стекловолокно по такой схеме. Расплавленная в печи стекломасса поступает на пла тинородиевый фидер с фильерным питателем, через который вы текают струи стекломассы с температурой 1350—1400° С. Эти струи подвергаются действию сжатого воздуха или перегретого пара, на правленного на них со сверхзвуковой скоростью. При этих
Рис. 39. Изделия из стекловолокнистых материалов:
а — стеклорогожка, тканое и нетканое полотно, стекловолокно; б — стекломаты; в —изоляци онные скорлупы; г — изоляционный шнур.
условиях образуется тонкое волокно, поступающее затем в камеру. Если стеклянное волокно предназначено для получения теплоизо ляционных изделий, его обрабатывают в камере синтетической смолой с помощью распылителя. Уплотненный слой стекловолок на сушат и полимеризуют при температуре 140—180° С. Таким путем получают теплоизоляционный материал с объемной массой -35—50 кг/м3 и теплопроводностью 0,040—0,058 вт/м ■град.
Теплоизоляционные стекловолокнистые изделия, предназначен ные для работы при температуре ниже 200° С, изготовляют на крахмальной или поливинилацетатной связке.
Центробежным способом изготовляют стеклянное волокно для теплоизоляционных целей. Струя стекла, вытекающая из плавиль ной печи, попадает на вращающийся керамический круг, разби вается на мелкие части, которые центробежной силой с большой скоростью отбрасываются и растягиваются в волокно.
В последнее время делают стеклянные камни с внутренней пе регородкой из стеклянной ткани с целью повышения их теплоизо ляционных свойств/
Стеклянное волокно можно изготовлять цветным. Для его полу чения окраска стеклянной массы должна быть в 200 раз интенсив нее окраски обычного стекла.
Стекло в виде волокна, содержащее окислы урана, плутония, тория, используют в качестве горючего в реакторах, а также как
источник радиоактивных излучений для получения некоторых хими ческих реакций и др.
Некоторые изделия из стекловолокнистых материалов показаны на рис. 39.
§ 42. Материалы из расплавленных металлургических шлаков
В строительной индустрии большое значение приобретает перера ботка огненно-жидких металлургических шлаков на эффективные материалы или готовые изделия, минуя их сливание в отвалы. В на стоящее время огненно-жидкие шлаки все больше используют в качестве готового расплава в производстве стройматериалов. Из них изготовляют плотные камни и блоки различного назначения, ячеи стые изделия, ячеистый заполнитель для бетона, шлаковую вату, а также новый материал — шлакоситалл.
Плотные изделия. Плотные изделия из огненно-жидких шлаков получают следующим путем. Жидкий шлак из домен или мартенов с помощью специальных шлаковозов доставляют в литейный цех и выливают в формы из металла или жароупорного бетона.
Для получения кристаллической структуры литые изделия из шлака отжигают, медленно охлаждают под слоем горячего шлака или в специальной печи. Таким путем изготовляют камни для мо щения дорог, тротуаров, полов промышленных зданий, специаль ные антикоррозионные плитки, трубы и др. Объемная масса тако го литья около 3000 кгім3, предел прочности при сжатии — до 5- 10s н/м2, плотность почти абсолютная. Для частичной или полной поризации камней на дно формы насыпают увлажненную коксовую мелочь. Для литья камней могут быть использованы шлаки черных и цветных металлов. Лучшими для литья плотных камней являются кислые шлаки. Из отвальных шлаков изготовляют щебень для строительных и дорожных бетонов.
Ячеистые материалы и изделия. К числу ячеистых материалов на основе шлаков относят шлаковую пемзу (рис. 40) — ячеистый
материал в виде щебня. Образование шлаковой пемзы из огнен но-жидких шлаков при взаимодействии их с водой сопровождается сложными физико-химическими процессами, вызывающими вспучи вание, в зависимости от их состава. Например, в шлаках, содержа щих сернистые соединения вспучивание происходит по таким ре акциям:
CaS + 2НвО HjS + Са(ОН)2; MnS + 2Н20 H2S + Мп(ОН)2;
2CaS + 2Н30 -V Ca(SH), + Ca(OH)s;
Ca(SH)2 + Н20 -* Са(ОН)2 + 2H2S.
Сероводород в окислительной атмосфере является неустойчивым соединением и, окисляясь до S02, вспучивает шлак.
Шлаковую пемзу изготовляют центробежным, струйным или бассейновым способами.
По центробежному способу (рис. 41) смешанный с водой огнен но-жидкий шлак центробежной машиной выбрасывается на экран, укрупняется в глыбу и затем дробится и сортируется.
При струйном способе шлаковый расплав стекает по лотку на струю водовоздушной смеси, дробится на гранулы, которые посту пают в камеру смешения. В этой камере гранулы интенсивно пере мешиваются с водовоздушной смесью и вспучиваются. Вспученные гранулы вместе со струей воздуха и водяной пыли выбрасываются на экран. Здесь гранулы объединяются в глыбу. При достижении определенного веса глыба попадает на пластинчатый транспортер и затем дробится на щебень мелкоячеистой структуры.
Сущность бассейнового способа получения шлаковой пемзы состоит в одновременном вспучивании массы расплава в бассейне во всей толще. По этому способу, огненно-жидкий шлак сливается в бассейн, в дно которого вмонтированы водопроводные трубы, по крытые слоем песка, который смачивается равномерно водой до
Рис. 41. Схема процесса изготовления шлаковой пемзы центробежным способом:
1 — шлаковоз с |
огненно-жидким шлаком; ! — сливной |
бассейн; |
3 — ц е н т р о б е ж н а я |
м а ш и н а ; 4 — э к р а н ; 5 — в с п у ч е н н ы й |
ш л а к ; |
f i ' — э к с к а в а т о р ; 1 — с к л а д ш л а к о в о й п е м з ы . |
|
слива шлака. Через трубы с момента поступления шлака подается под давлением вода, необходимая для вспучивания шлака.
Объемная масса шлаковой пемзы в куске равна 600—1100 кг/м3, а в щебне с пустотностью 40% — от 300 до 800 кг/м3. Предел проч ности при сжатии (40 -f- 100) 105 н/м2, коэффициент теплопровод ности в куске 0,07—0,14 вт/м-град. Шлаковая пемза является хоро шим материалом для получения легких бетонов и растворов.
В последнее время проводятся опыты по изготовлению крупно размерных легких изделий из вспученных шлаковых расплавов ме тодом проката. Проведены также исследования по получению круп ных блоков из шлаковой пемзы путем заливки огненно-жидкого шлака в формы.
Волокнистые материалы и изделия. Из стабилизированных ос новных доменных шлаков и нераспадающихся кислых шлаков про изводят эффективный теплоизоляционный материал — шлаковую, или минеральную, вату и теплоизоляционные изделия на ее основе.
Сырьем для изготовления минеральной ваты могут служить раз личные силикатные материалы (диабазы, базальты, мергели, доло митовые известняки, сланцы, шлаки доменные, ваграночные, котель ные и др.), у которых модуль кислотности Мкисл больше единицы:
SiO;-)- AI2O3 - ,
CaO + MgO ^ '
Сырье, не отвечающее этим условиям, шихтуют из различных материалов до получения указанного модуля. Наиболее распрост раненным сырьем для производства минеральной ваты являются доменные шлаки соответствующего состава, поэтому изготовляе мую из них вату называют шлаковой.
Технологический процесс производства шлаковой ваты состоит из расплавления шлака соответствующего состава в вагранках и раздува расплава. Известно несколько способов переработки шла ковых расплавов на вату. Вата из шлакового расплава образуется путем воздействия на расплав потока пара, воздуха или газа (ду тьевой способ) или центробежной силы (центробежный способ).
Технологическая схема производства матов из минеральной ва ты раздувом расплава приведена на рис. 42.
В Еагранку подают минеральное сырье и топливо (обычно кокс). Выходящая из летки вагранки струя расплава раздувается паром под давлением 5—8 ат. Образующиеся при этом тонкие нити (сырая минеральная вата) транспортером подаются на склад или на кон вейер для изготовления из нее теплоизоляционных изделий.
Изготовляют минеральную вату также центрифугированием ми нерального расплава валками, вращающимися со скоростью 3000 обімин.
Получать минеральную вату можно непосредственно из домен ных огненно-жидких шлаков, а также из шлаков электростанций с жидким шлакоудалением.
Сырая вата состоит из тонких переплетенных волокон и неболь шого количества включений в виде круглых стекловидных шариков
Рис. 42. Схема процесса изготовления матов из минеральной ваты:
1 — вагранка; |
2 — емкость |
для фенолоспнртов: |
3 — раздув |
расплава шихты я |
фенолоспиртов; |
4 — камера |
волокнообразования; |
5 — транспортер; 6 — камера |
|
полимеризации |
и сушки; 7 — ковер из минеральной ваты; |
5 — разрезка ковра |
||
на маты. |
|
|
|
|
(так называемых корольков). В таком виде сырая вата передвигает ся по конвейеру для изготовления матов, плит. На поверхность ваты, применяемой для изготовления матов, при раздувании нитей нано сят фенольные или битумные смолы, глинобитумные эмульсии и др.
Минеральная вата (табл. 12) имеет малую объемную массу, вы сокую звукопоглощающую способность, низкий коэффициент тепло проводности, высокую температуростойкость (до 700° С). Она со вершенно не подвержена гниению. Минеральная вата заменяет в строительстве дефицитную пробку и шерстяной войлок.
Техническая характеристика минеральной ваты
|
Показатели |
Объемная |
масса под удельной нагрузкой |
200 н/м-, |
не б о л е е ................................................... |
Коэффициент теплопроводности при темпера
туре —1—30°С, не б о л е е ...............................................
Средний диаметр волокон в высушенном со-
стоянии, не более........................................................
Влажность, не б о л е е ................................................
Содержание связующих м а с е л ..............................
Т а б л и ц а 12
Марка |
минеральной |
Единица |
ваты |
|
|
измерения |
|
100 |
150 |
кг/м3 |
100 |
150 |
вт/м - г р а д |
0,044 |
0,045 |
Я К |
10 |
10 |
% |
2 |
2 |
» |
1 |
1 |
В настоящее время на основе минеральной ваты изготовляют бо лее 25 наименований теплоизоляционных изделий различного наз начения с объемной массой 75—500 кг/м3, температуростойкостыо до 700° С и коэффициентом теплопроводности 0,04—0,075 вт/м • град в виде матов и плит:
маты прошивные без обкладочного материала с объемной мас сой 150 кг/м3, размером 2000 X (900-т- 1300) X 60 мм;